单原子催化剂(SACs)具有高活性和接近100%的原子利用率，在氢电能量转换系统中有广泛应用前景。具有高金属负载的单原子催化剂可以使膜电极中催化剂层更薄，其更低的成本和更快的传质能够实现更高的PEM系统的性价比。但目前来讲，大规模合成高金属载量的单原子催化剂仍然具有挑战性。作者报道了一种新型的干法-固体电化学合成(DSES)技术，其核心是发生在干燥固体导电材料中的“特殊”电化学过程，该技术与发生在离子导电电解质溶液中的传统电化学过程或者高温热解完全不同，无需额外消耗还原剂或加热，在干燥固体状态下，导电载体上的金属前体可以通过室温下电子流过产生的快速攻击，可实现大规模高金属负载量SACs的制备。

作者经过设计优化，获得一系列高金属负载的纯碳负载金属SACs（铂高达35.0% wt%，铱21.2% wt%，钌20.4% wt%和铁17.6% wt%）。经过后续规模化制备调控，在千克级上合成了Pt载量为23.9%的高分散碳载Pt单原子催化剂，在燃料电池测试中体现优异的氧还原反应(ORR)性能。

作者又通过对Cl自由基和金属价态的检测，提出DSES过程中碳表面金属前驱体在多孔碳表面合成高负荷SACs的可能氧化还原机制：金属前驱体随机吸附在多孔或缺陷碳表面，当电子（或电子束）流过干燥的固体样品时，电子束中的电子必须从一个碳粒子转移到邻近的碳粒子上，导电载体上的金属前驱体连续受到电子束的攻击，通过金属-卤素键的均裂过程被还原为金属。低温干燥状态下的制备会使金属原子的团聚比溶液环境或高温下的情况更困难或更慢，从而单原子具有更高的分散度和耐久性。这种新技术为制造高金属负载SACs或原子级分散催化剂开辟了一条经济环保的新途径。

在该工作中，徐维林研究员团队发展了新型全干固态电合成技术，利用干燥状态下电子流过产生的持续攻击，实现高载量金属单原子催化剂的高效制备。该技术环境友好、节能，易于放大，为构建高活性及高稳定性的单原子催化剂提供一个低成本的绿色途径，具有广阔的市场空间。